JP5912584B2 - １−アルキルイミダゾール化合物の製造法 - Google Patents
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Description
本発明は、グリオキサール、ホルムアルデヒド、アンモニア及び一級アルキルアミン化合物を気相反応させることを特徴とする１−アルキルイミダゾール化合物の製造法に関する。
１−アルキルイミダゾール化合物は、医薬、農薬、機能性材料等の中間体として有用な化合物である。
１−アルキルイミダゾール化合物は、医薬、農薬、機能性材料等の中間体として有用な化合物である。
１−アルキルイミダゾール化合物は、医薬、農薬、機能性材料等の中間体として有用な化合物であり、特に、グリーンケミストリーの分野において、リサイクル可能な溶媒としてのイオン液体の原料として有用な化合物である。
１−アルキルイミダゾール化合物を製造する方法としては、グリオキサール、ホルムアルデヒド、アンモニア及びメチルアミンを液相バッチ反応させる方法により、収率７０％で１−メチルイミダゾールを得る方法が知られている（特許文献１参照）。
１−アルキルイミダゾール化合物を製造する方法としては、グリオキサール、ホルムアルデヒド、アンモニア及びメチルアミンを液相バッチ反応させる方法により、収率７０％で１−メチルイミダゾールを得る方法が知られている（特許文献１参照）。
上記従来法において、グリオキサール、ホルムアルデヒド、アンモニア及びメチルアミンを液相反応させる製造法は、２種類の反応による方法である。すなわち、１．グリオキサール、ホルムアルデヒド及び一級アルキルアミンの反応により非環状前駆体を合成する反応、２．得られた非環状の前駆体をアンモニア又はその炭酸塩と反応させることにより閉環させて１−アルキルイミダゾールを合成する反応である。当該反応では、収率７０％で１−アルキルイミダゾールが得られたことが記載されているが、より効率的にかつ収率よく１−アルキルイミダゾールを得る製造法の開発が望まれていた。
本発明者は、かかる事情に鑑み鋭意検討した結果、グリオキサール、ホルムアルデヒド、アンモニア及び一級アルキルアミン化合物のすべての原料を同時に同じ反応ゾーンに供給して気相反応を行うことにより、１−アルキルイミダゾール化合物が製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、グリオキサール、ホルムアルデヒド、アンモニア及び一級アルキルアミン化合物を気相反応させることを特徴とする１−アルキルイミダゾール化合物の製造法に関する。
本発明によれば、気相中でグリオキサール、ホルムアルデヒド、アンモニア及び一級アルキルアミン化合物を反応させる１種類の反応により、効率的にかつ収率よく１−アルキルイミダゾール化合物を製造することができるため、本発明は工業的に有用である。
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明で使用するグリオキサールは、通常、４０％のグリオキサールを含有する水溶液であるが、工業的に入手可能なものであれば、特に制限されない。
一級アルキルアミン化合物としては、式（１）：
式（１）中、Ｒ1は炭素数１〜８のアルキル基又は炭素数５〜８のシクロアルキル基であり、好ましくは炭素数１〜３のアルキル基、より好ましくはメチル基である。炭素数１〜８のアルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、オクチル基等が挙げられる。炭素数５〜８のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等が挙げられる。
アミン（１）としては、具体的には、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、ペンチルアミン、イソペンチルアミン、ネオペンチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン、シクロヘプチルアミン、シクロオクチルアミンなどが挙げられる。
製造される１−アルキルイミダゾール化合物としては、式（２）：
１−アルキルイミダゾール（２）としては、具体的には、１−メチルイミダゾール、１−エチルイミダゾール、１−プロピルイミダゾール、１−イソプロピルイミダゾール、１−ブチルイミダゾール、１−イソブチルイミダゾール、１−ｔｅｒｔ−ブチルイミダゾール、１−ペンチルイミダゾール、１−イソペンチルイミダゾール、１−ネオペンチルイミダゾール、１−ヘキシルイミダゾール、１−オクチルイミダゾール、１−シクロペンチルイミダゾール、１−シクロヘキシルイミダゾール、１−シクロヘプチルイミダゾール、１−シクロオクチルイミダゾールなどが挙げられる。
本発明で使用するホルムアルデヒドは、通常、３０〜５０％のホルムアルデヒドを含有する水溶液であるが、前記水溶液以外にパラホルムアルデヒド又は１，３，５−トリオキサンを使用してもよい。本発明で使用するアンモニアは、工業的に入手可能なものであれば特に制限されない。
本発明は、通常１５０〜５００℃の範囲の温度で、好ましくは１５０〜４５０℃の範囲の温度で、常圧下又は加圧下で行われる。反応方式は特に制限されず、固定床、流動床又は移動床で行われ、バッチ式、連続式のいずれの方式も採用することができる。
本発明で使用される原料の使用量は、グリオキサール：ホルムアルデヒド：アンモニア：一級アルキルアミン化合物のモル比で、通常、１：０．１〜２０．０：０．１〜５０．０：０．１〜２０．０の範囲であり、好ましくは１：０．５〜１０．０：０．５〜２０．０：０．５〜１０．０の範囲である。
本発明では、反応に不活性な粒子（カーボランダム）を反応器に充填すると、当該粒子の隙間に曲線的な流路が形成され、反応が促進される。
グリオキサールの反応器内の滞留時間は、通常 ０．０１秒〜１時間であり、好ましくは０．０５秒〜３０分である。
反応は、希釈剤の存在下又は不存在下に行われる。希釈剤としては、反応に不活性なものであれば特に限定されることなく、任意のものを用いることができる。具体的には、窒素、アルゴン等の不活性ガス、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカンなどの脂肪族炭化水素、水などを用いることができる。これらは、単独又は２種以上を混合して用いてもよい。
反応終了後、反応ガスを溶剤に吸収させるなどの適宜手段にて生成物を捕集した後、蒸留等の通常の手段によって目的物である１−アルキルイミダゾール（３）を得ることができる。
つぎに、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はなんらこれらに限定されるものではない。なお、実施例中のガスクロマトグラフィーによる分析は、以下の条件で行った。なお、転化率及び収率は以下の定義に従って計算した。
転化率（％）＝反応したグリオキサール（モル）／供給したグリオキサール（モル）×１００
収率（％）＝反応により生成した１−アルキルイミダゾール（４）（モル）／供給したグリオキサール（モル）×１００
転化率（％）＝反応したグリオキサール（モル）／供給したグリオキサール（モル）×１００
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ガスクロマトグラフィー分析条件
ガスクロマトグラフ：島津製作所製ＧＣ−２０１０
カラム：Ｊ＆Ｗ社製、ＤＢ−ＷＡＸ、３０ｍ、内径０．３２ｍｍ，膜厚０．２５μｍ
温度：５０℃（３ｍｉｎ）→（１５℃／ｍｉｎ）→２００℃（０ｍｉｎ）→（２０℃／ｍｉｎ）→２５０℃（９．５ｍｉｎ）
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実施例１
内径１９ｍｍのパイレックス（登録商標）製のガラス管にカーボランダムを８５ｍｌ充填した。この充填層を２００℃に保ち、ここに、グリオキサール（４０％水溶液）：ホルムアルデヒド（３７％水溶液）：アンモニア：メチルアミン（４０％水溶液）＝１：１．２：３．９：１．２（モル比）の混合物を、グリオキサール基準で滞留時間＝７．８（秒）で上部から通過させた。生成物は１００ｍｌの水に吸収させて捕集した。反応開始後３０分で充填層を２５０℃に昇温し、その後３０分が経過した時点で充填層の温度が２５０℃で安定していることを確認後、生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、１−メチルイミダゾールの収率は８５％であった。
内径１９ｍｍのパイレックス（登録商標）製のガラス管にカーボランダムを８５ｍｌ充填した。この充填層を２００℃に保ち、ここに、グリオキサール（４０％水溶液）：ホルムアルデヒド（３７％水溶液）：アンモニア：メチルアミン（４０％水溶液）＝１：１．２：３．９：１．２（モル比）の混合物を、グリオキサール基準で滞留時間＝７．８（秒）で上部から通過させた。生成物は１００ｍｌの水に吸収させて捕集した。反応開始後３０分で充填層を２５０℃に昇温し、その後３０分が経過した時点で充填層の温度が２５０℃で安定していることを確認後、生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、１−メチルイミダゾールの収率は８５％であった。
実施例２
反応管上部から流すガスの組成をグリオキサール：ホルムアルデヒド：アンモニア：メチルアミン＝１：１．５：４．１：１．５（モル比）に変えた以外は、実施例１と同様の方法で反応を実施した。１−メチルイミダゾールの収率は８４％であった。
反応管上部から流すガスの組成をグリオキサール：ホルムアルデヒド：アンモニア：メチルアミン＝１：１．５：４．１：１．５（モル比）に変えた以外は、実施例１と同様の方法で反応を実施した。１−メチルイミダゾールの収率は８４％であった。
Claims (2)
- グリオキサール、ホルムアルデヒド、アンモニア及び一級アルキルアミン化合物を気相反応させることを特徴とする１−アルキルイミダゾール化合物の製造法。
- 一級アルキルアミン化合物がメチルアミンである請求項１に記載の１−アルキルイミダゾール化合物の製造法。
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